为此，生产企业一方面严格管控齿轮产品加工工艺全流程：毛坯锻造―正火―车削加工―齿部加工―热处理―磨削―终检―装配等，执行严密的工艺规范，并监控生产过程中的相关参数指标，来避免裂纹缺陷的产生；

另一方面，加强对零部件的过程检验，及时发现不合格现象，避免大批量不合格产品的出现。

然而，由于裂纹产生的原因不同，其部位、大小、深浅及形状等不尽相同，现场检验不能做到100％检查，因而在毛坯后续的车削加工、热处理、磨削加工、最终检验及装配等生产环节仍会时常存在裂纹缺陷的不合格产品。

现将变速器齿轮常见裂纹现象予以列举，分析并判断裂纹产生的原因。

锻造折叠裂纹是齿轮最常见的裂纹现象，呈散发式、由宽到窄的细纹，常见于齿轮端面、齿顶等处，如图1所示。

图 1 齿轮表面锻造折叠裂纹

对裂纹剖面进行观察，裂纹与齿轮端面约呈45°～60°方向向内延伸，深度0.3～3.0mm。

裂纹两侧的金相组织均为渗碳淬火的高碳马氏体+残余奥氏体等，可知裂纹产生于渗碳淬火前；

裂纹内有氧化物，末端圆钝、分叉，可知裂纹产生于锻造过程中。

锻造过烧裂纹是齿轮不常见的裂纹现象，呈散状式、宽窄不一的较宽纹路，常见在齿宽中部、 轴颈等处，如图2所示。

图 2 锻造过烧裂纹

裂纹开口较宽，向内延伸，逐渐变窄，裂纹沿晶扩展，裂纹周围可见大量过烧的典型形貌：晶界融化的孔洞、裂纹。

渗碳淬火后零部件的裂纹两侧组织为高碳马氏体。说明裂纹产生于渗碳淬火前，为锻造过程过烧造成。

原材料发纹

原材料发纹是轴齿轮较常见的裂纹现象，呈直线式、较细的细纹，常见在轴齿轮的轴颈表面，如图3、图4所示。

图 3 毛坯表面发纹

图 4 轴径表面发纹

沿图4所示黑线垂直发纹方向切取金相试样，磨抛轻腐蚀后，发纹深度较浅，末端圆钝，未见向内延伸。

发纹周侧与附近位置金相组织一致，无异常，均为正常的渗碳淬回火组织。

对发纹及附近区域进行能谱分析，能谱分析区域及对应结果见图5和表。

发纹位置谱图1和谱图2的O、Al、Ca及Mg含量明显高于正常部位(谱图3)，为含氧化铝、氧化钙及氧化镁的非金属夹杂。

图 5 轴头表面发纹扫描电镜谱图

   表 能谱分析结果            （单位 ：质量百分数）

热处理裂纹是齿轮不常见的裂纹现象，是由于淬火过程中应力过大导致，常见于尖角、台阶等应力集中处，裂纹深而长，沿晶分布，裂纹尾端尖细， 如图6所示。

图 6 齿面热处理裂纹及剥落

裂纹处渗碳层无明显加深的现象，腐蚀后裂纹两侧未发现明显的氧化皮或脱碳，组织为淬火马氏体+残余奥氏体。

产生热处理裂纹的原因主要有：

1）淬火强度大，即淬火油油温、淬火速度等异常导致零件开裂。

2）零部件淬火后未回火， 金相组织检查显示为淬火马氏体+ 残余奥氏体，而非正常零件表面组织回火马氏体+残余奥氏体，硬度梯度较正常值高，组织应力和热应力未消除，在随后的放置或加工过程中，应力逐渐释放，造成零件开裂。

磨削裂纹是齿轮不常见的裂纹现象，常发生于磨削加工面，呈不规则式、较细的纹路，如图7所示。

图 7 齿面磨削裂纹

从裂纹截面观察，裂纹均起始于磨削面，起始端表面有不同程度的表面过热现象，甚至是表面二次淬火现象，裂纹起始方向 垂直于磨削加工方向。

裂纹处的渗碳层深正常，两侧没有贫碳和增碳现象。

组织为中高温回火形成的屈氏体组织，表面白亮层为二次淬火形成的淬火马氏体。

齿轮的加工工艺为剃齿-热处理-磨齿-强化喷丸，结合工艺过程，认为是齿面磨削时过热，该区域组织应力和热应力急剧增大，产生了裂纹。

上述裂纹现象中以锻造折叠裂纹最为常见，其余均不常见。

加工现场遇到裂纹现象时，可初步按照上述分析判断进行问题的初步认定，并采取如下措施进行问题件的围堵，将质量隐患消除在初期阶段：锻造折叠裂纹、原材料发纹可对当批产品精加工后采取100％目视外观检查即可；

锻造过烧裂纹、热处理裂纹、磨削裂纹须对当批产品精加工后采取100％目视外观检查，外加100％磁粉探伤检查。

其中，除锻造折叠裂纹以外的裂纹件可直接报废。对产生在加工面的锻造折叠裂纹件，可直接报废；

对产生在非加工面的锻造折叠裂纹，可采取打磨处理的方式让步接收：

打磨表面必须圆滑过渡，打磨宽度不小于深度的6倍，长度应在两端超出缺陷长度3mm以上，打磨允许深度为厚度尺寸公差的1/3，与加工表面相接处不允许打磨(打磨后以肉眼未见裂纹现象为基本合格标准)。

有条件的情况下，经技术评审后也可以车削加工直至目测未见裂纹，如图8所示。

图 8 齿轮端面锻造折叠裂纹及车后端面

实际生产过程中的裂纹现象不局限于上述例子，其现场处理方法可参照以上描述的内容操作。

上述裂纹现象在现场做出初步处理意见之后，应及时将故障件送有资质的理化室进一步分析确认，避免误判，从而产生不必要的质量成本损失。

  结   语

裂纹是齿轮实际使用过程中较严重的危害，必须尽力克服，以避免发生严重失效现象。

为便于现场操作执行，将几种较常见的裂纹现象予以一一列举，指明裂纹成因，并提出初步的具体处理方法以供参考，防止误判和故障逃逸，以避免造成更大的售后故障损失。

在齿轮制造领域，慧荣齿轮始终将 “裂纹防控” 作为质量管控的核心环节之一，严格遵循齿轮加工全流程的工艺规范与检验标准 —— 从毛坯入厂的材质筛查，到锻造、热处理环节的参数实时监控，再到终检阶段的目视与磁粉探伤双重核验，每一步均以 “提前预防、精准识别、科学处理” 为原则，力求减少裂纹缺陷对产品质量的影响。凭借对齿轮制造细节的深耕与对质量的严苛要求，慧荣齿轮持续为下游变速器企业提供可靠的齿轮产品，助力行业降低售后失效风险，保障终端用户的使用体验。